JP5470881B2 - Measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、光を用いて測定を行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for performing measurement using light.
測定用の光を出力する光源から光を生体に照射し、生体中の血液で反射された光を受光素子で検出して血中酸素飽和度を測定する装置(例えば、特許文献1参照)や、生体中の血液で反射された光を受光素子で検出して脈波を測定する装置(例えば、特許文献2参照)がある。これらの装置によれば、生体で反射した光を検知するだけで生体の測定を行えるため、生体に非接触で生体を傷つけることなく測定を行うことができる。 An apparatus for measuring blood oxygen saturation by irradiating a living body with light from a light source that outputs measurement light and detecting light reflected by blood in the living body with a light receiving element (for example, see Patent Document 1) There is an apparatus for measuring a pulse wave by detecting light reflected by blood in a living body with a light receiving element (see, for example, Patent Document 2). According to these devices, since the living body can be measured only by detecting the light reflected by the living body, the measurement can be performed without damaging the living body without contact with the living body.
ところで、生体に光を照射して測定を行う場合、例えば、光源以外の照明器具から出力されて生体で反射した光や生体を透過した光など、測定用の光ではない光も生体に到達しうる。受光素子において測定用の光ではない光が検知されると、受光素子から出力される信号には測定用の光ではない光の成分も含まれることとなり、精度の良い測定が難しくなる。 By the way, when performing measurement by irradiating a living body with light, for example, light that is not measurement light such as light output from a lighting device other than the light source and reflected by the living body or transmitted through the living body reaches the living body. sell. When light that is not measurement light is detected in the light receiving element, a signal output from the light receiving element includes a component of light that is not measurement light, and accurate measurement becomes difficult.
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、測定用の光以外の光を受光しても精度良く測定を行える技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the above-described background, and an object of the present invention is to provide a technique capable of measuring accurately even when light other than measurement light is received.
本発明に係る測定装置は、予め定められた波長の光を透過する濾光手段と、被測定体に光を出力する光出力手段と、前記光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段と、前記光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した散乱光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段と、前記光出力手段、および前記第1受光手段を制御する制御手段と、前記第1受光手段から出力された信号と前記第2受光手段から出力された信号の差分の信号を得る差分抽出手段と、前記光出力手段から光が出力されないように前記制御手段が前記光制御手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第1信号を記憶部に記憶させ、前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光制御手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶された第1信号と第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶部制御手段と、前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答するように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正手段と、前記補正手段で補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成手段とを有する。
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、精度良く測定を行うことができる。
A measuring apparatus according to the present invention includes a filtering unit that transmits light of a predetermined wavelength, a light output unit that outputs light to a measurement object, and a light output from the light output unit that passes through the measurement target. A first light receiving means for receiving measurement light that has passed through the filtering means and extraneous light that has passed through the measured object and then passed through the filtering means, and outputs a signal corresponding to the received light; The scattered light transmitted from the light output means and transmitted through the device to be measured and then transmitted through the filtering device and the extraneous light transmitted through the device to be measured and then transmitted through the filtering device are received, Second light receiving means for outputting a signal corresponding to the received light, control means for controlling the light output means and the first light receiving means, a signal output from the first light receiving means and the second light receiving means Difference extraction means for obtaining a difference signal of the signals output from Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light control means so that no light is output from the light output means, and the first light receiving means is controlled by the control means so as not to respond to light. The first signal is stored in the storage unit, the control means controls the light control means so that light is output from the light output means, and the control means prevents the first light receiving means from responding to light. When controlled, the second signal obtained by the difference extraction means is stored in the storage unit, and the third signal representing the difference between the first signal and the second signal stored in the storage unit is stored in the storage unit. When the control unit controls the light output unit so that light is output from the storage unit control unit and the light output unit, and the first light receiving unit is controlled by the control unit to respond to the light. Obtained by the difference extraction means Signal, the has a correction means for correcting the third signal stored in the storage unit, and an information generation unit for generating information of the object to be measured from the corrected signal with said correction means.
According to the present invention, measurement can be performed with high accuracy without being affected by external light or scattered light.
また、本発明に係る測定装置は、予め定められた波長の光を透過する濾光手段と、被測定体に光を出力する光出力手段と、前記光出力手段から出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段と、前記光出力手段から出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した散乱光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段と、前記光出力手段、および前記第1受光手段を制御する制御手段と、前記第1受光手段から出力された信号と前記第2受光手段から出力された信号の差分の信号を得る差分抽出手段と、前記光出力手段から光が出力されないように前記制御手段が前記光制御手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第1信号を記憶部に記憶させ、前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光制御手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶された第1信号と第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶部制御手段と、前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答するように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正手段と、前記補正手段で補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成手段とを有する。
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、精度良く測定を行うことができる。
The measuring apparatus according to the present invention includes a filtering unit that transmits light having a predetermined wavelength, a light output unit that outputs light to the measurement object, and the measurement object output from the light output unit. A first light receiving unit that receives the measurement light that has been reflected by the filtering unit and then transmitted through the filtering unit, and the extraneous light that has been reflected by the measured object and then has passed through the filtering unit, and outputs a signal corresponding to the received light. And scattered light that has been output from the light output means and reflected by the measured object and then transmitted through the filtering means, and extraneous light that has been reflected by the measured object and then transmitted through the filtering means. The second light receiving means for outputting a signal corresponding to the received light, the light output means, the control means for controlling the first light receiving means, the signal output from the first light receiving means, and the second Difference extraction to obtain the difference signal of the signals output from the light receiving means And the difference extraction means when the control means controls the light control means so that light is not output from the light output means, and the control means is controlled so that the first light receiving means does not respond to light. The control unit controls the light control unit so that light is output from the light output unit, and the first light receiving unit does not respond to light. The second signal obtained by the difference extraction unit when controlled by the control unit is stored in the storage unit, and a third signal representing the difference between the first signal and the second signal stored in the storage unit is stored in the storage unit. Storage unit control means for storing the light, and the control means controls the light output means so that light is output from the light output means, and the control means controls the first light receiving means to respond to light. When the difference extraction means The signal is, the has a correction means for correcting the third signal stored in the storage unit, and an information generation unit for generating information of the object to be measured from the corrected signal with said correction means.
According to the present invention, measurement can be performed with high accuracy without being affected by external light or scattered light.
本発明において、前記濾光手段と同じ波長の光を透過する第2濾光手段を有し、前記光出力手段から出力されて前記第2濾光手段を透過した光が前記被測定体に照射されてもよい。
この構成によれば、単一の波長の光が受光されるので、精度良く測定を行うことができる。
In the present invention, there is provided second filtering means that transmits light having the same wavelength as that of the filtering means, and the light output from the light output means and transmitted through the second filtering means is applied to the object to be measured. May be.
According to this configuration, since light having a single wavelength is received, measurement can be performed with high accuracy.
また、本発明において、前記光出力手段から出力される光は、複数の波長の光を含んでいてもよい。
この構成によれば、生体に照射されて生体で反射される光の波長を変化させることが可能であり、生体に応じて生体に照射する光の波長を選択できる。
In the present invention, the light output from the light output means may include light having a plurality of wavelengths.
According to this configuration, it is possible to change the wavelength of light that is irradiated to the living body and reflected by the living body, and the wavelength of light that is irradiated to the living body can be selected according to the living body.
本発明に係る測定方法は、予め定められた波長の光を透過する濾光ステップと、
被測定体に光を出力する光出力ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光ステップを透過した測定光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光ステップを透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光ステップを透過した散乱光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光ステップと、
前記光出力ステップ、および前記第1受光ステップを制御する制御ステップと、
前記第1受光ステップから出力された信号と前記第2受光ステップから出力された信号の差分の信号を得る差分抽出ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されないように前記制御ステップが前記光出力手段を制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第1信号と前記第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答するように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる信号を、前記記憶制御ステップに記憶された第3信号で補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成ステップとを有する、
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、制度良く測定を行うことができる。
The measuring method according to the present invention includes a filtering step for transmitting light of a predetermined wavelength,
A light output step for outputting light to the object to be measured;
Receiving the measurement light output from the light output step and transmitted through the measured object after passing through the measured object; and extraneous light transmitted through the measured object and then transmitted through the filtered step. A first light receiving step for outputting a signal in accordance with the emitted light;
Receiving scattered light that has been output from the light output step and transmitted through the measured object after passing through the measured object, and extraneous light that has been transmitted through the measured object and then transmitted through the filtering means. A second light receiving step for outputting a signal in accordance with the emitted light;
A control step for controlling the light output step and the first light receiving step;
A difference extraction step for obtaining a difference signal between the signal output from the first light receiving step and the signal output from the second light receiving step;
Obtained in the difference extraction step when the control step controls the light output means so that no light is output from the light output step, and when the control step is controlled so that the first light receiving step does not respond to light. Storing the first signal in the storage unit;
Obtained in the difference extraction step when the control step controls the light output step so that light is output from the light output step, and when the control step is controlled so that the first light receiving step does not respond to light. The second signal to be stored in the storage unit,
A storage control step of storing a third signal representing a difference between the first signal and the second signal in the storage unit;
Obtained in the difference extraction step when the control step controls the light output step so that light is output from the light output step, and when the first light receiving step is controlled by the control step to respond to light. A correction step of correcting the received signal with the third signal stored in the storage control step;
An information generation step of generating information on the measured object from the signal corrected in the correction step,
According to the present invention, it is possible to perform measurement systematically without being influenced by external light or scattered light.
予め定められた波長の光を透過する濾光ステップと、
被測定体に光を出力する光出力ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した測定光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した散乱光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光ステップと、
前記光出力ステップ、および前記第1受光ステップを制御する制御ステップと、
前記第1受光ステップから出力された信号と前記第2受光ステップから出力された信号の差分の信号を得る差分抽出ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されないように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶させた前記第1信号と前記第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答するように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成ステップとを有する。
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、制度良く測定を行うことができる。
A filtering step that transmits light of a predetermined wavelength;
A light output step for outputting light to the object to be measured;
The measurement light output from the light output step and reflected by the measured object and then transmitted through the filtering step and the extraneous light reflected by the measured object and transmitted through the filtering step are received and received. A first light receiving step for outputting a signal in accordance with the emitted light;
The scattered light that is output from the light output step and reflected by the object to be measured and then transmitted through the filtering step and the extraneous light that is reflected by the object to be measured and then transmitted through the filtering step are received and received. A second light receiving step for outputting a signal in accordance with the emitted light;
A control step for controlling the light output step and the first light receiving step;
A difference extraction step for obtaining a difference signal between the signal output from the first light receiving step and the signal output from the second light receiving step;
Obtained in the difference extraction step when the control step controls the light output step so that light is not output from the light output step, and when the control step is controlled so that the first light receiving step does not respond to light. Storing the first signal in the storage unit;
Obtained in the difference extraction step when the control step controls the light output step so that light is output from the light output step, and when the control step is controlled so that the first light receiving step does not respond to light. The second signal to be stored in the storage unit,
A storage control step of storing a third signal representing a difference between the first signal and the second signal stored in the storage unit in the storage unit;
Obtained in the difference extraction step when the control step controls the light output step so that light is output from the light output step, and when the first light receiving step is controlled by the control step to respond to light. A correction step of correcting the received signal with the third signal stored in the storage unit;
An information generation step of generating information on the object to be measured from the signal corrected in the correction step.
According to the present invention, it is possible to perform measurement systematically without being influenced by external light or scattered light.
[実施形態]
(全体構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る測定装置1の構成を示したブロック図である。測定装置1は、生体(被測定体)の脈拍や脈波を測定する装置であり、光源10、検出部20、制御部30、記憶部35、表示部40および操作部50を備えている。
[Embodiment]
(overall structure)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a measuring
光源10は、光を出力する発光ダイオードを備えており、発光ダイオードの光を生体へ照射する。
検出部20は、光を電気信号に変換する受光素子を備えており、生体を透過した光を受光素子で受光し、受光した光に対応した信号を出力する。
制御部30は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポートおよび出力ポートを備えた、所謂マイクロコンピュータである。制御部30は、ROMに記憶されたプログラムに従って動作し、光源10及び検出部20の制御を行う。また、制御部30は、検出部20から出力された信号を解析して生体の脈拍や脈波を測定し、表示部40を制御して測定結果を表示部40に表示させる。
記憶部35は、不揮発性メモリであり制御部30に接続されている。記憶部35は、制御部30の制御の下、検出部20から出力された信号を記憶する。
表示部40は、液晶ディスプレイ装置を備えており、制御部30が測定した結果を表示する。なお、本実施形態においては、表示部40は液晶ディスプレイ装置で測定結果の表示を行うが、表示を行うのは液晶ディスプレイ装置に限定されず、有機EL(Electro-Luminescence)を用いた表示装置など、他の表示装置であってもよい。
操作部50は制御部30に接続されており、測定装置1を操作するための操作子を備えている。制御部30は操作子に行われた操作を監視し、行われた操作に応じて光源10や検出部20の制御、測定結果の表示を行う。
The
The
The
The
The
The
(電気的構成)
図2は、光源10と検出部20の電気的構成を示した図である。
本実施形態においては、光源10は、予め定められた単一波長の光を出力する発光ダイオードであり、光源10が出力する光の波長λは近赤外の領域内(700[nm]〜1200[nm])となっている。光源10には電源に接続されたスイッチ11が接続されており、このスイッチ11は、制御部30からの信号S1によって開/閉が切り替えられ、光源10を点灯または消灯させる。
(Electrical configuration)
FIG. 2 is a diagram illustrating an electrical configuration of the
In the present embodiment, the
第1受光素子20A(第1受光手段)と第2受光素子20B(第2受光手段)は、受光した光に応じて電流が流れるフォトダイオードである。第1受光素子20Aと第2受光素子20Bは、両者ともアノードが減算回路24に接続されており、第1受光素子20Aは第1トランジスタTR1を介して逆バイアスが掛けられ、第2受光素子20Bは第2トランジスタTR2を介して逆バイアスが掛けられる。
The first
第1トランジスタTR1は、第1受光素子20Aに電流を流すスイッチとして動作するトランジスタである。第1トランジスタTR1は、ドレインが電源、ソースが第1受光素子20Aのカソード、ゲートが制御部30に接続されており、制御部30からの信号S2によりゲートに電圧が印加されると第1受光素子20Aに電流を流し、信号S2によりゲートに電圧が印加されない状態となると、第1受光素子20Aに流れる電流を遮断する。
また、第2トランジスタTR2は、第2受光素子20Bに電流を流すスイッチとして動作するトランジスタである。第2トランジスタTR2は、ドレインが電源、ソースが第2受光素子20Bのカソード、ゲートが制御部30に接続されており、制御部30からの信号S3によりゲートに電圧が印加されると第2受光素子20Bに電流を流し、信号S3によりゲートに電圧が印加されない状態となると、第2受光素子20Bに流れる電流を遮断する。
The first transistor TR1 is a transistor that operates as a switch for passing a current through the first
The second transistor TR2 is a transistor that operates as a switch for passing a current to the second
第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bは、光源10が出力する光の波長と同じ波長の光を透過するフィルタ(濾光手段)であり、第1フィルタ21Aは第1受光素子20Aの受光部分に配置され、第2フィルタ21Bは第2受光素子20Bの受光部分に配置されている。
The
減算回路24(差分抽出手段)は、オペアンプを用いた減算回路である。減算回路24は、第2受光素子20Bからの信号を、第1受光素子20Aからの信号から減算し、減算により得られた信号を増幅回路22へ出力する。
増幅回路22は、オペアンプを用いた反転増幅回路を備えており、減算回路24から入力される信号を増幅してA/Dコンバータ23へ出力する。
The subtraction circuit 24 (difference extraction means) is a subtraction circuit using an operational amplifier. The
The
制御部30に接続されているA/Dコンバータ23は、アナログ信号をデジタル信号に変換する回路を備えており、オペアンプOPの出力端子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号を制御部30へ出力する。
The A /
(実施形態の動作)
次に、測定装置1の動作について説明する。
まず、図示せぬ電源から電力が測定装置1の各部へ供給されると、制御部30においては、ROMに記憶されている制御プログラムが起動される。制御プログラムが起動された後、操作部50において脈拍と脈波の測定開始を指示する操作が行われると、制御部30から出力された信号S1によってスイッチ11が開にされ(図3:ステップS1)、電源から光源10へ電流が流れないため光源10が消灯する。
(Operation of the embodiment)
Next, the operation of the measuring
First, when power is supplied from a power source (not shown) to each unit of the measuring
次に、制御部30は、信号S2で第1トランジスタTR1をOFFとし、信号S3で第2トランジスタTR2をONとする(ステップS2)。第1トランジスタTR1がOFFとなると、第1受光素子20Aへ電流が流れない。一方、第2トランジスタTR2がONとなると、電源から第2受光素子20Bへ電流が流れる。
Next, the
ここで、照明機器の光や太陽光など(以下、これらの光を外来光と称する)、光源10から出力された光ではない光βが生体100に到達すると、波長が1500[nm]以上の光は生体100を透過せず、近赤外の領域の波長の光が生体100を透過し、透過した光β2は第1フィルタ21Aに到達し、透過した光β1は第2フィルタ21Bに到達する。
Here, when light β that is not light output from the
第1フィルタ21Aにおいては光β2に含まれている波長λの光が透過し、この透過した光は第1受光素子20Aに到達するが、第1トランジスタTR1がOFFとなっているため、第1受光素子20Aから減算回路24へ電流が流れない。
一方、第2フィルタ21Bにおいては、光β1に含まれている波長λの光が第2フィルタ21Bを透過する。そして、この透過した光が第2受光素子20Bに到達すると、透過した光β1に応じた電流Iβ1が減算回路24へ流れる。
In the
On the other hand, in the
減算回路24においては、第1受光素子20Aの信号から、第2受光素子20Bの信号が減算される。そして、この減算により得られた信号は増幅回路22において増幅された後、A/Dコンバータ23によって、デジタル信号に変換され、このデジタル信号は制御部30へ入力される。制御部30に入力されるデジタル信号は、外来光による光β1に対応したもの、つまり、光源10から出力されて生体100を透過した光とは異なる光に対応したものであり、脈拍や脈波を測定する際にノイズとなる信号である。制御部30は、入力されるデジタル信号を第1のノイズ信号として記憶部35に記憶する(ステップS3)。
In the
次に、制御部30は、スイッチ11を閉にする信号S1を出力する(ステップS4)。すると、スイッチ11が閉じて光源10へ電流が流れ、光源10が点灯して生体100へ波長λの光αが照射される。
光αのうち、生体100を透過した光α1は第1フィルタ21Aに到達し、光源10から出力されて生体100を透過した散乱光α2は第2フィルタ21Bに到達する。また、ここで外来光である光βが生体100に到達すると、この光βのうち、生体100を透過した光β2は第1フィルタ21Aに到達し、透過した光β1は第2フィルタ21Bに到達する。
Next, the
Of the light α, the light α1 transmitted through the living
第1フィルタ21Aにおいては、光α1と光β2に含まれている波長λの光が透過するが、第1トランジスタTR1がOFFとなっているため、第1受光素子20Aから減算回路24へ電流が流れない。
一方、第2フィルタ21Bにおいては、散乱光α2に含まれている波長λの光が透過すると共に、光β1に含まれている波長λの光が透過する。そして、この透過した光が第2受光素子20Bに到達すると、透過した光に応じた電流が減算回路24へ流れる。
In the
On the other hand, in the
ここで、減算回路24においては、第1受光素子20Aの信号から、第2受光素子20Bの信号が減算される。そして、この減算により得られた信号は増幅回路22において増幅された後、A/Dコンバータ23によって、デジタル信号に変換され、このデジタル信号は制御部30へ入力される。制御部30に入力されるデジタル信号は、散乱光α2と光β1に対応したもの、つまり、脈拍や脈波を測定する際にノイズとなる信号である。制御部30は、入力されるデジタル信号を第2のノイズ信号として記憶部35に記憶する(ステップS5)。
Here, in the
次に制御部30は、記憶部35に記憶された第1のノイズ信号と、記憶部35に記憶された第2のノイズ信号との間で減算処理を行う(ステップS6)。ここで、第1のノイズ信号は光β1の成分を含むものであり、第2のノイズ信号は散乱光α2と光β1の成分を含むものであるため、第2のノイズ信号から第1のノイズ信号を減算する処理を行うと、ノイズ信号における光α2の成分を得ることができる。制御部30は、演算により散乱光α2の成分を得ると、この散乱光α2の成分を表す第3のノイズ信号を記憶部35に記憶する(ステップS7)。
Next, the
次に制御部30は、生体100の測定を開始する。まず、制御部30は、信号S2で第1トランジスタTR1をONとする(ステップS8)。第1トランジスタTR1がONとなると、第1受光素子20Aへ電流が流れる。
ここで、光αのうち生体100を透過した光α1は第1フィルタ21Aに到達し、光αのうち生体100を透過した散乱光α2は第2フィルタ21Bに到達している。また、外来光である光βのうち生体100を透過した光β2は第1フィルタ21Aに到達し、光β1は第2フィルタ21Bに到達している。
Next, the
Here, the light α1 transmitted through the living
第1フィルタ21Aにおいては、光α1に含まれている波長λの光が透過すると共に、光β2に含まれている波長λの光が透過する。そして、この透過した光が第1受光素子20Aに到達すると、第1トランジスタTR1がONとなっているため、透過した光に応じた電流Iaが第1受光素子20Aに流れる。ここで、電流Iaは、光α1によって流れる電流Iα1の成分と、光β2によって流れる電流Iβ2の成分を含む。
また、第2フィルタ21Bにおいては、散乱光α2に含まれている波長λの光が透過すると共に、光β1に含まれている波長λの光が透過する。そして、この透過した光が第2受光素子20Bに到達すると、透過した光に応じた電流Ibが第2受光素子20Bに流れる。ここで、電流Ibは、光α2によって流れる電流Iα2の成分と、光β1によって流れる電流Iβ1の成分を含む。
In the
Further, in the
ここで減算回路24から増幅回路22へ出力される信号は、第1受光素子20Aに流れる電流Iaと第2受光素子20Bに流れる電流Ibの差分となり、この信号は、増幅回路22において増幅された後、A/Dコンバータ23によって、デジタル信号に変換され、このデジタル信号は制御部30へ入力される。
なお、第1受光素子20Aに到達する光β2と第2受光素子20Bに到達する光β1は同じであるため、電流Iβ2と電流Iβ1は同じとなり、増幅回路22へ流れる信号は、電流Iα1と電流Iα2との差分になる。
Here, the signal output from the subtracting
Since the light β2 reaching the first
そして制御部30は、A/Dコンバータ23からデジタル信号が入力されると、記憶部35から散乱光α2の成分を表す第3のノイズ信号を読み出し、入力されたデジタル信号における散乱光α2の影響を補正するため、A/Dコンバータ23から入力されているデジタル信号を第3のノイズ信号を用いて補正する処理を行う(ステップS9)。
そして、制御部30は、この補正処理により得られたデジタル信号を解析して脈拍や脈波の波形を得た後、表示部40を制御して脈拍や脈波の波形を表示する(ステップS10)。つまり、制御部30は、生体に関する情報を生成する情報生成部として機能する。
When the digital signal is input from the A /
Then, the
本実施形態においては、増幅回路22で増幅される信号においては光βによる成分は除かれ、制御部30においては、散乱光α2の影響が補正されるため、制御部30で得られる脈波の波形は、精度良く脈波の波形を表すこととなる。
In the present embodiment, the component amplified by the light β is removed from the signal amplified by the
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement with another various form. For example, the present invention may be implemented by modifying the above-described embodiment as follows.
上述した実施形態においては、光源10は単一波長の光を出力する発光ダイオードであるが、所謂白色の発光ダイオードなど、複数の波長の光を出力する発光ダイオードであってもよい。この場合、光源10と生体100との間に第1フィルタ21Aおよび第2フィルタ21Bと同じフィルタ(濾光手段)を配置し、波長λの光のみが生体100に照射されるようにしてもよい。この構成によれば、単一の波長の光が生体に照射され、精度良く測定を行うことができる。
また、上述した実施形態においては、光源10は発光ダイオードとなっているが、レーザー光を出力するレーザー素子であってもよい。
In the embodiment described above, the
In the embodiment described above, the
上述した測定装置1は、生体100を透過した光を検出する透過型の測定装置であるが、図4に示したように、光源10から生体100に照射されて生体100の血管内で反射した光を検出する構成であってもよい。
The
本発明においては、第1受光素子20Aから出力された信号を増幅してA/D変換すると共に、第2受光素子20Bから出力された信号を増幅してA/D変換し、これらの信号を制御部30へ入力し、制御部30において減算回路24と同様の減算処理を行うようにしてもよい。
In the present invention, the signal output from the first
本発明においては、第2トランジスタTR2を設けずに電源から第2受光素子20Bへ逆バイアスを掛けるようにしてもよい。
In the present invention, a reverse bias may be applied from the power source to the second
上述した実施形態においては、各受光素子の受光部分に配置されているフィルタは、第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bとに分かれているが、第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bは一体であってもよい。
In the embodiment described above, the filter disposed in the light receiving portion of each light receiving element is divided into the
1・・・測定装置、10・・・光源、11・・・スイッチ、20A・・・第1受光素子、20B・・・第2受光素子、21A・・・第1フィルタ、21B・・・第2フィルタ、22・・・増幅回路、23・・・A/Dコンバータ、24・・・減算回路、30・・・制御部、35・・・記憶部、40・・・表示部、50・・・操作部、100・・・生体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
被測定体に光を出力する光出力手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した散乱光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段と、
前記光出力手段、および前記第1受光手段を制御する制御手段と、
前記第1受光手段から出力された信号と前記第2受光手段から出力された信号の差分の信号を得る差分抽出手段と、
前記光出力手段から光が出力されないように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶された第1信号と第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶部制御手段と、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答するように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成手段と
を有する測定装置。 Filtering means for transmitting light of a predetermined wavelength;
Light output means for outputting light to the measurement object;
Receives the measurement light output from the light output means and transmitted through the measured object after passing through the measured object, and extraneous light transmitted through the measured object after passing through the measured object, First light receiving means for outputting a signal in accordance with the received light;
Receiving scattered light output from the light output means and transmitted through the filter after being transmitted through the measured object; and extraneous light transmitted through the filter after being transmitted through the measured object; Second light receiving means for outputting a signal in accordance with the received light;
Control means for controlling the light output means and the first light receiving means;
Difference extraction means for obtaining a difference signal between the signal output from the first light receiving means and the signal output from the second light receiving means;
Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light output means so that light is not output from the light output means, and the control means is controlled so that the first light receiving means does not respond to light. Storing the first signal in the storage unit;
Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light output means so that light is output from the light output means, and the control means is controlled so that the first light receiving means does not respond to light. The second signal to be stored in the storage unit,
Storage unit control means for storing a third signal representing a difference between the first signal and the second signal stored in the storage unit in the storage unit;
Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light output means so that light is output from the light output means, and when the first light receiving means is controlled by the control means to respond to light. Correction means for correcting the received signal with the third signal stored in the storage unit;
An information generating unit that generates information on the object to be measured from the signal corrected by the correcting unit.
被測定体に光を出力する光出力手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した散乱光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段と、
前記光出力手段、および前記第1受光手段を制御する制御手段と、
前記第1受光手段から出力された信号と前記第2受光手段から出力された信号の差分の信号を得る差分抽出手段と、
前記光出力手段から光が出力されないように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶された第1信号と第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶部制御手段と、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答するように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成手段と
を有する測定装置。 Filtering means for transmitting light of a predetermined wavelength;
Light output means for outputting light to the measurement object;
Receiving the measurement light output from the light output means and reflected by the object to be measured and then transmitted through the filtering means; and extraneous light reflected by the object to be measured and then transmitted through the filtering means; First light receiving means for outputting a signal in accordance with the received light;
Receiving scattered light output from the light output means and reflected by the object to be measured and then transmitted through the filtering means; and extraneous light reflected by the object to be measured and transmitted through the filtering means. Second light receiving means for outputting a signal in accordance with the received light;
Control means for controlling the light output means and the first light receiving means;
Difference extraction means for obtaining a difference signal between the signal output from the first light receiving means and the signal output from the second light receiving means;
Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light output means so that light is not output from the light output means, and the control means is controlled so that the first light receiving means does not respond to light. Storing the first signal in the storage unit;
Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light output means so that light is output from the light output means, and the control means is controlled so that the first light receiving means does not respond to light. The second signal to be stored in the storage unit,
Storage unit control means for storing a third signal representing a difference between the first signal and the second signal stored in the storage unit in the storage unit;
Obtained by the difference extraction means when the control means controls the light output means so that light is output from the light output means, and when the first light receiving means is controlled by the control means to respond to light. Correction means for correcting the received signal with the third signal stored in the storage unit;
An information generating unit that generates information on the object to be measured from the signal corrected by the correcting unit.
前記光出力手段から出力されて前記第2濾光手段を透過した光が前記被測定体に照射されること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の測定装置。 Second filtering means that transmits light of the same wavelength as the filtering means;
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the measurement object is irradiated with light output from the light output unit and transmitted through the second filtering unit.
前記第1制御ステップの後のステップであり、前記光出力手段から光が出力されない状態で、前記第1受光手段からの信号と、前記光出力手段から出力されて被測定体を透過した散乱光と、前記被測定体を透過した外来光とが受光可能であって、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段から出力された信号との差分の信号を記憶する第1記憶ステップと、 A step after the first control step, in a state where no light is output from the light output means, and a signal from the first light receiving means and scattered light output from the light output means and transmitted through the measurement object And a first storage step for storing a difference signal between the second light receiving means for outputting a signal corresponding to the received light and capable of receiving the extraneous light transmitted through the object to be measured. When,
前記第1制御ステップの後のステップであり、前記光出力手段から光が出力された状態で、前記第1受光手段からの信号と前記第2受光手段からの信号との差分の信号を記憶する第2記憶ステップと、 This is a step after the first control step, and stores a difference signal between the signal from the first light receiving means and the signal from the second light receiving means in a state where light is output from the light output means. A second storage step;
前記第1記憶ステップで記憶された信号と前記第2記憶ステップで記憶された信号との差分の信号を記憶する第3記憶ステップと、 A third storage step for storing a difference signal between the signal stored in the first storage step and the signal stored in the second storage step;
前記第1受光手段が光に応答するように制御される第2制御ステップと、 A second control step in which the first light receiving means is controlled to respond to light;
前記第2制御ステップの後のステップであり、前記光出力手段から光が出力された状態で、前記第1受光手段からの信号と前記第2受光手段からの信号との差分の信号を前記第3記憶ステップで記憶された信号で補正する補正ステップと、 A step after the second control step, and in a state where light is output from the light output means, a signal of a difference between a signal from the first light receiving means and a signal from the second light receiving means is A correction step for correcting with the signal stored in the three storage steps;
前記補正ステップで補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成ステップと、 An information generating step for generating information on the measured object from the signal corrected in the correcting step;
を有する測定方法。 Measuring method.
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